O número de espécies no planeta, ou em qualquer área geográfica, é o resultado de um equilíbrio de dois processos evolutivos que estão continuamente em curso: a especiação e a extinção. Ambos são processos naturais de “nascimento” e “morte” de macroevolução. Quando as taxas de especiação começam a ultrapassar as taxas de extinção, o número de espécies aumentará; da mesma forma, o número de espécies diminuirá quando as taxas de extinção começarem a ultrapassar as taxas de especiação. Ao longo da história da Terra, estes dois processos têm flutuado – algumas vezes levando a mudanças dramáticas no número de espécies na Terra como refletido no registro fóssil (Figura 1).

Figure 1. As ocorrências percentuais de extinção, refletidas no registro fóssil, flutuaram ao longo da história da Terra. Perdas súbitas e dramáticas de biodiversidade, chamadas extinções em massa, ocorreram cinco vezes.

Paleontologistas identificaram cinco estratos no registro fóssil que parecem mostrar perdas súbitas e dramáticas (mais da metade de todas as espécies existentes desaparecendo do registro fóssil) na biodiversidade. Estas são chamadas extinções em massa. Há muitos eventos de extinção menores, mas ainda dramáticos, mas as cinco extinções em massa foram as que atraíram mais pesquisas. Pode-se argumentar que as cinco extinções em massa são apenas os cinco eventos mais extremos de uma série contínua de grandes eventos de extinção ao longo do Fanerozóico (desde 542 milhões de anos atrás). Na maioria dos casos, as causas hipotéticas ainda são controversas; entretanto, o evento mais recente parece claro.

Extinções em massa gravadas

O registro fóssil das extinções em massa foi a base para definir os períodos da história geológica, de modo que elas ocorrem tipicamente no ponto de transição entre os períodos geológicos. A transição nos fósseis de um período para outro reflete a dramática perda de espécies e a origem gradual de novas espécies. Estas transições podem ser observadas nos estratos rochosos. A Tabela 1 fornece dados sobre as cinco extinções em massa.

O evento de extinção Ordovician-Silurian é a primeira extinção em massa registrada e a segunda maior. Durante este período, cerca de 85 por cento das espécies marinhas (poucas espécies viviam fora dos oceanos) foram extintas. A principal hipótese para a sua causa é um período de glaciação e depois de aquecimento. O evento de extinção na verdade consiste em dois eventos de extinção separados por cerca de 1 milhão de anos. O primeiro evento foi causado pelo resfriamento, e o segundo evento foi devido ao aquecimento subsequente. As mudanças climáticas afetaram as temperaturas e o nível do mar. Alguns pesquisadores sugeriram que uma explosão de raios gama, causada por uma supernova próxima, foi uma possível causa da extinção da Ordovician-Silurian. A explosão de raios gama teria removido a camada protetora de ozônio da Terra, permitindo que a radiação ultravioleta intensa do sol chegasse à superfície da terra – e pode ser responsável pelas mudanças climáticas observadas na época. A hipótese é muito especulativa, e as influências extraterrestres na história da Terra são uma linha ativa de pesquisa. A recuperação da biodiversidade após a extinção em massa levou de 5 a 20 milhões de anos, dependendo da localização.

A extinção devoniana tardia pode ter ocorrido durante um período de tempo relativamente longo. Parece ter afectado sobretudo as espécies marinhas e não tanto as plantas ou os animais que habitam os habitats terrestres. As causas desta extinção são mal compreendidas.

A extinção peruana final foi a maior da história da vida. De fato, pode-se argumentar que a Terra ficou quase desprovida de vida durante este evento de extinção. Estima-se que 96 por cento de todas as espécies marinhas e 70 por cento de todas as espécies terrestres foram perdidas. Foi nesta época, por exemplo, que os trilobitas, um grupo que sobreviveu à extinção do Ordovician-Silurian, se extinguiram. As causas desta extinção em massa não são claras, mas o principal suspeito é a extensão e a generalização da atividade vulcânica que levou a um fugitivo evento de aquecimento global. Os oceanos tornaram-se em grande parte anóxicos, sufocando a vida marinha. A diversidade tetrápode terrestre levou 30 milhões de anos para se recuperar após o fim da extinção da Permian. A extinção pérmica alterou drasticamente a composição da biodiversidade terrestre e o curso da evolução.

As causas do evento de extinção triássico-jurássica não são claras, e os pesquisadores argumentam hipóteses que incluem mudanças climáticas, impacto de asteróides e erupções vulcânicas. O evento de extinção ocorreu pouco antes da ruptura do supercontinente Pangaea, embora estudos recentes sugiram que as extinções podem ter ocorrido mais gradualmente ao longo do Triássico.

As causas do evento de extinção do final do Crétaceo são as que são melhor compreendidas. Foi durante este evento de extinção há cerca de 65 milhões de anos que a maioria dos dinossauros, o grupo vertebrado dominante durante milhões de anos, desapareceu do planeta (com excepção de um clade terópode que deu origem às aves).

A causa desta extinção é agora entendida como sendo o resultado de um impacto cataclísmico de um grande meteorito, ou asteróide, ao largo da costa do que é hoje a Península de Yucatán. Esta hipótese, proposta pela primeira vez em 1980, foi uma explicação radical baseada num pico acentuado nos níveis de irídio (que entra na nossa atmosfera de meteoritos a um ritmo bastante constante, mas que de resto está ausente na superfície da Terra) no estrato rochoso que marca a fronteira entre os períodos Cretáceo e Paleogénico (Figura 2). Este limite marcou o desaparecimento dos dinossauros nos fósseis, assim como de muitos outros taxa. Os pesquisadores que descobriram o pico do irídio interpretaram-no como um influxo rápido de irídio do espaço para a atmosfera (na forma de um grande asteróide), em vez de um abrandamento na deposição de sedimentos durante esse período. Foi uma explicação radical, mas o relato de uma cratera de impacto adequadamente envelhecida e dimensionada em 1991 tornou a hipótese mais credível. Agora uma abundância de evidências geológicas suporta a teoria. Os tempos de recuperação da biodiversidade após a extinção do asteróide Yucatan são mais curtos, no tempo geológico, do que para a extinção do asteróide Yucatan, na ordem de 10 milhões de anos.

Outra possibilidade, talvez coincidente com o impacto do asteróide Yucatan, foi o extenso vulcanismo que começou a se formar há cerca de 66 milhões de anos, mais ou menos na mesma época do impacto do asteróide Yucatan, no final do Cretáceo. Os fluxos de lava cobriam mais de 50 por cento do que é hoje a Índia. A liberação de gases vulcânicos, particularmente dióxido de enxofre, durante a formação das armadilhas contribuiu para a mudança climática, que pode ter induzido a extinção em massa.

Pergunta de prática

Figure 2. A banda Iridium (crédito: USGS)

Em 1980, Luis e Walter Alvarez, Frank Asaro e Helen Michels descobriram, em todo o mundo, um pico na concentração de irídio dentro da camada sedimentar no limite de K-Pg. Estes pesquisadores supõem que este pico de irídio foi causado por um impacto asteróide que resultou na extinção em massa do K-Pg. Na Figura 2, a camada de irídio é a faixa de luz.

Os cientistas mediram a abundância relativa de esporos de samambaia acima e abaixo do limite de K-Pg nesta amostra de rocha. Qual das seguintes afirmações provavelmente representa seus achados?

1. Uma abundância de esporos de samambaia de várias espécies foi encontrada abaixo do limite de K-Pg, mas nenhuma foi encontrada acima.
2. Uma abundância de esporos de samambaia de várias espécies foi encontrada acima do limite de K-Pg, mas nenhuma foi encontrada abaixo.
3. Uma abundância de esporos de samambaia foi encontrada tanto acima como abaixo do limite de K-Pg, mas apenas uma espécie foi encontrada abaixo do limite, e muitas espécies foram encontradas acima do limite.
4. Muitas espécies de esporos de samambaia foram encontradas tanto acima como abaixo do limite, mas o número total de esporos foi maior abaixo do limite.

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Resposta a: Uma abundância de esporos de feto de várias espécies foi encontrada abaixo do limite de K-Pg, mas nenhum foi encontrado acima.

A Extinção do Pleistoceno

A Extinção do Pleistoceno é uma das extinções menores, e uma recente. É bem conhecido que os animais vertebrados norte-americanos, e em certa medida eurasiáticos, megafauna-grande, desapareceram no final do último período de glaciação. A extinção parece ter acontecido em um período de tempo relativamente restrito de 10.000-12.000 anos atrás. Na América do Norte, as perdas foram bastante dramáticas e incluíram os mamutes lanosos (com uma população existente até cerca de 4.000 anos atrás, em isolamento na Ilha Wrangel, no Canadá), mastodonte, castores gigantes, preguiças gigantes, gatos com dentes de sabre e o camelo norte-americano, só para citar alguns. No início do século XIX, os cientistas começaram a sugerir a possibilidade de que a caça excessiva causasse a rápida extinção desses grandes animais. A pesquisa desta hipótese continua hoje.

Em geral, o momento das extinções do Pleistoceno correlacionou-se com a chegada dos paleo-humanos, talvez até 40.000 anos atrás, e não com eventos de mudança climática, que é a principal hipótese concorrente para estas extinções. As extinções começaram na Austrália há cerca de 40 mil a 50 mil anos, logo após a chegada dos humanos à região: um leão marsupial, um wombat gigante de uma tonelada e várias espécies de canguru gigante desapareceram. Na América do Norte, as extinções de quase todos os grandes mamíferos ocorreram há 10.000-12.000 anos. Tudo o que resta são os mamíferos menores, como ursos, alces, alces e pumas. Finalmente, em muitas ilhas oceânicas remotas, as extinções de muitas espécies ocorreram coincidentemente com as chegadas humanas. Nem todas as ilhas tinham animais de grande porte, mas quando havia animais de grande porte, eles eram muitas vezes forçados à extinção. Madagascar foi colonizada há cerca de 2.000 anos e os grandes mamíferos que ali viviam foram extintos. A Eurásia e a África não mostram esse padrão, mas também não experimentaram uma chegada recente de humanos caçadores-colectores. Pelo contrário, os humanos chegaram à Eurásia há centenas de milhares de anos. Este tópico continua a ser uma área de pesquisa ativa e de hipóteses. Parece claro que mesmo se o clima desempenhou um papel, na maioria dos casos a caça humana precipitou as extinções.

Atual- Extinções do Tempo

A sexta, ou Holoceno, a extinção em massa parece ter começado mais cedo do que se acreditava anteriormente e é em grande parte devido às atividades perturbadoras do Homo sapiens moderno. Desde o início do período Holocénico, existem numerosas extinções recentes de espécies individuais que são registadas em escritos humanos. A maioria delas coincide com a expansão das colónias europeias desde os anos 1500.

Um dos exemplos mais antigos e popularmente conhecidos é a ave dodó. O estranho pássaro parecido com um pombo viveu nas florestas das Maurícias (uma ilha no Oceano Índico) e foi extinto por volta de 1662. O dodô era caçado por marinheiros e era presa fácil porque se aproximava das pessoas sem medo (o dodô não tinha evoluído com humanos). Porcos, ratos e cães trazidos para a ilha por navios europeus também matavam filhotes e ovos de dodô.

A vaca marinha de Steller foi extinta em 1768; estava relacionada ao peixe-boi e provavelmente já viveu ao longo da costa noroeste da América do Norte. A vaca do mar de Steller foi descoberta pela primeira vez pelos europeus em 1741 e foi caçada por excesso de carne e óleo. A última vaca do mar foi morta em 1768. Isso equivale a apenas 27 anos entre o primeiro contato da vaca marinha com os europeus e a extinção da espécie!

Desde 1900, uma variedade de espécies foram extintas, incluindo as seguintes:

• Em 1914, o último pombo passageiro vivo morreu num zoológico em Cincinnati, Ohio. Esta espécie já havia escurecido os céus da América do Norte durante suas migrações, mas foi caçada e sofreu com a perda de habitat que resultou do desmatamento de florestas para terras agrícolas.
• O periquito Carolina, outrora comum no leste dos Estados Unidos, morreu em 1918. Sofreu perda de habitat e foi caçado para evitar que ele comesse frutas de pomar. (O periquito comeu frutas de pomar porque seus alimentos nativos foram destruídos para dar lugar a terras de cultivo)
• O leão marinho japonês, que habitava uma ampla área ao redor do Japão e da costa da Coréia, foi extinto na década de 1950 devido aos pescadores.
• A foca monge das Caraíbas foi distribuída por todo o Mar das Caraíbas mas foi levada à extinção através da caça em 1952.

Estas são apenas algumas das extinções registadas nos últimos 500 anos. A União Internacional para a Conservação da Natureza (UICN) mantém uma lista de espécies extintas e em perigo de extinção chamada Lista Vermelha. A lista não é completa, mas descreve 380 espécies de vertebrados extintos após 1500 d.C., 86 das quais foram extintas por caça ou pesca excessiva.

Etimações das Taxas de Extinção do Tempo Actual

As estimativas das taxas de extinção são dificultadas pelo facto de a maioria das extinções estarem provavelmente a acontecer sem observação. A extinção de uma ave ou mamífero é provável que seja notada pelos humanos, especialmente se tiver sido caçada ou usada de alguma outra forma. Mas há muitos organismos que são de menor interesse para os humanos (não necessariamente de menor valor) e muitos que não são descritos.

A taxa de extinção de fundo é estimada em cerca de um por milhão de espécies por ano (E/MSY). Por exemplo, assumindo que existem cerca de dez milhões de espécies, a expectativa é que dez espécies se extingam a cada ano (cada ano representa dez milhões de espécies por ano).

Uma estimativa da taxa de extinção contemporânea usa as extinções no registro escrito desde o ano 1500. Só para as aves, este método produz uma estimativa de 26 E/MSY. No entanto, este valor pode ser uma subestimação por três razões. Primeiro, muitas espécies não teriam sido descritas até muito mais tarde no período de tempo, portanto a sua perda teria passado despercebida. Segundo, o número de espécies de vertebrados recentemente extintas está a aumentar porque as espécies extintas estão agora a ser descritas a partir de restos esqueléticos. E em terceiro lugar, algumas espécies provavelmente já estão extintas, embora os conservacionistas estejam relutantes em nomeá-las como tal. Levando estes factores em conta, a taxa de extinção estimada aproxima-se dos 100 E/MSY. A taxa prevista até o final do século é de 1500 E/MSY.

Figure 3. Estudos têm mostrado que o número de espécies presentes aumenta com o tamanho do habitat. (crédito: modificação do trabalho de Adam B. Smith)

Uma segunda abordagem para estimar as taxas de extinção atuais é correlacionar a perda de espécies com a perda de habitat, medindo a perda de área florestal e compreendendo as relações espécie/área. A relação espécie/área é a taxa na qual novas espécies são vistas quando a área pesquisada é aumentada. Estudos têm mostrado que o número de espécies presentes aumenta à medida que o tamanho da ilha aumenta. Este fenômeno também tem se mostrado verdadeiro em outros habitats semelhantes a ilhas, como os tepuis do topo da montanha da Venezuela, que estão cercados por florestas tropicais. Ao inverter esta relação, se a área do habitat for reduzida, o número de espécies que ali vivem também diminuirá. Estimativas das taxas de extinção baseadas na perda de habitat e nas relações entre espécies e áreas sugerem que, com cerca de 90% de perda de habitat, espera-se que 50% das espécies se tornem extintas. As estimativas de área de espécies levaram a cálculos de taxa de extinção de espécies de cerca de 1000 E/MSY e superiores. Em geral, as observações reais não mostram esta quantidade de perda e foram feitas sugestões de que há um atraso na extinção. Trabalhos recentes também puseram em questão a aplicabilidade da relação espécie/área ao estimar a perda de espécies. Este trabalho argumenta que a relação espécie/área leva a uma superestimação das taxas de extinção. Uma melhor relação a usar pode ser a relação endêmico-área. A utilização deste método reduziria as estimativas para cerca de 500 E/MSY no próximo século. Note que este valor ainda é 500 vezes a taxa de fundo.

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